容器處理機和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及容器處理機和方法，容器處理機(1)有包括用以支承成形容器(3)的支承裝置(21)的至少一個工作單元(18)及選擇沿給定軸線(E)移動以使容器底部從第一膨脹結(jié)構(gòu)變形至第二結(jié)構(gòu)的柱塞(29)，在第二結(jié)構(gòu)底部(12)相對于第一結(jié)構(gòu)部分地向容器(3)內(nèi)縮回以形成由邊界表面(16c)界定的凹進部(14)，相比第一結(jié)構(gòu)凹進部(14)限定的容器(3)內(nèi)部體積小；柱塞設(shè)有與容器底部(12)相互作用的成形頭部(37)并包括有與容器底部(12)的第二配合裝置(16a)的輪廓互補的輪廓并適于在底部(12)的第一結(jié)構(gòu)耦合至第二配合裝置(16a)以在底部(12)開始變形之前使容器(3)沿軸線(E)居中的第一配合裝置(37a)及與第一配合裝置(37a)不同并有在第二結(jié)構(gòu)與底部的凹進部的邊界表面(16c)的至少一部分的輪廓互補的輪廓的相互作用表面(37b)。
【專利說明】容器處理機和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于處理容器(例如塑料瓶)的機器和方法。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及一種將被填充并密封的容器貼標(biāo)簽和轉(zhuǎn)變的機器和方法。
[0003]本發(fā)明較為有利地但非排他地適用于塑料熱填充容器的領(lǐng)域，下面的描述將參照這個領(lǐng)域，盡管這絕不旨在對由所附權(quán)利要求定義的保護范圍進行限制。

【背景技術(shù)】
[0004]如已知的，前面所提到類型的容器在已填充有熱的(例如在大約85°C的)可灌注產(chǎn)品或液體之后，首先經(jīng)歷蓋帽操作并隨后被冷卻以返回到室溫。通過蓋帽操作的影響，存在于容器頂部(“頭部空間”)內(nèi)的加熱空氣膨脹，由此造成應(yīng)力，該應(yīng)力往往造成容器在側(cè)壁和底壁處的總體膨脹。
[0005]容器接下來經(jīng)歷的冷卻造成包含在容器內(nèi)的空氣體積的減小以及液體產(chǎn)品體積的最小程度的減小，反之亦然；由此產(chǎn)生低壓，這往往會將容器的側(cè)壁和底壁向內(nèi)拉。如果這些壁不具有足夠的剛性以抵抗前面披露的應(yīng)力的作用，則這可導(dǎo)致容器壁內(nèi)的變形。
[0006]為了抑制在容器內(nèi)的產(chǎn)品冷卻期間產(chǎn)生的壓應(yīng)力而不在容器上產(chǎn)生不合需的變形，一般這些容器在側(cè)壁上設(shè)置有一系列的垂直面板，這些面板被稱為“真空面板”。這些面板在壓應(yīng)力存在時向容器內(nèi)側(cè)變形，由此使得它能耐受熱填充過程，不會在容器的其它區(qū)域中產(chǎn)生不合需要的變形。
[0007]同樣，將要經(jīng)歷熱填充過程的已知容器也可具有在壓應(yīng)力作用下適于向上變形的優(yōu)化下部或底部。
[0008]即使所披露的解決方案允許“減輕”容器的一些特定部分(即垂直真空面板或底部)上的壓應(yīng)力，由此避免在容器其它部分上出現(xiàn)不合需要的變形，然而它們不會使前述應(yīng)力消失，換句話說，容器在任何情形下仍然受到內(nèi)部壓應(yīng)力的作用并因此必須設(shè)置有能夠抵抗這些應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。
[0009]專利申請W02006/068511示出具有可變形底部的容器，該容器可具有兩種不同的結(jié)構(gòu)(configurat1n):第一不穩(wěn)結(jié)構(gòu),其中該底部具有中央?yún)^(qū)域,該中央?yún)^(qū)域相對于與之緊鄰的最外部環(huán)形區(qū)域向下伸出；以及第二穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其中該中央?yún)^(qū)域向容器內(nèi)回撤，即在相對于相鄰環(huán)形區(qū)域被配置在較高的位置。
[0010]在用熱的可灌注產(chǎn)品填充之后，容器的底部具有第一不穩(wěn)結(jié)構(gòu)并且必須通過與其耦合的特定杯形元件支承。由此，容器底部的向下變形可被最大化而不危及容器的穩(wěn)定支承，因為這種支承是由杯形元件提供的。在冷卻之后，在第二穩(wěn)定結(jié)構(gòu)下，底部可通過外部作用(例如由桿或柱塞執(zhí)行的垂直向上推動)而位移，隨后有去除杯形元件的可能。
[0011]容器底部從第一結(jié)構(gòu)至第二結(jié)構(gòu)的位移確定容器的容納體積的顯著減小，遠大于簡單地通過借助單純壓應(yīng)力的影響使底部變形在已知容器中獲得的容納體積的減??；因此最終效果是基本上消除了作用在容器內(nèi)側(cè)上的壓應(yīng)力。
[0012]本 申請人:已觀察到，這種操作可能變得相當(dāng)關(guān)鍵，尤其是當(dāng)例如由于制造約束條件，實現(xiàn)使容器的底部變形所需的時間必須強烈地受到限制或減少時；在這些情形下，塑料材料可在柱塞釋放之后至少部分地朝向原始的第一結(jié)構(gòu)返回；這一般發(fā)生在當(dāng)塑料材料具有超出執(zhí)行變形操作的時間的反應(yīng)時間時。
[0013]不正確地形成的容器因此在生產(chǎn)線的末端必須排除。
[0014]聯(lián)系所述容器提出的另一問題是制造它們的設(shè)施布局的復(fù)雜性。尤其是，所披露的容器必須進行下列操作以形成它們最終的形狀:
-在填充機器上用熱的可灌注產(chǎn)品的填充操作；
-在蓋帽機器上蓋帽的后繼操作；
-在適當(dāng)?shù)恼緝?nèi)的冷卻操作；
-在相應(yīng)的加工機器上的逆操作，其中容器的底部被機械地從第一結(jié)構(gòu)位移至第二結(jié)構(gòu)；
-在相對貼標(biāo)簽機器上的貼標(biāo)簽操作；以及 -可能的進一步精加工操作，如果需要的話。
[0015]如已知那樣，填充機器、蓋帽機器和貼標(biāo)簽機器通常是旋轉(zhuǎn)式機器，其中容器被饋送到相應(yīng)的轉(zhuǎn)盤上。具體地說，每個轉(zhuǎn)盤提供有多個工作單元以接納和加工容器，這些工作單元均勻地分布在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸周圍；更準(zhǔn)確地說，每個工作單元共同地提供有元件以支承相應(yīng)的容器，從而將其保持在預(yù)定位置以執(zhí)行一個或多個特定操作。
[0016]如能容易注意到的那樣，前述精加工的容器的生產(chǎn)過程是相當(dāng)耗時的并且在相應(yīng)的設(shè)施中需要可觀的空間；為了執(zhí)行所指出的不同操作，需要提供適于將容器從一臺機器移動至另一臺機器的相對大的數(shù)量的機器和傳送帶。
[0017]聯(lián)系前述容器提出的又一問題是在這些容器的指定表面上正確施加標(biāo)簽。具體地說，為了以正確方式施加，標(biāo)簽需要具有良好定義的幾何形狀以及充分剛性的接納表面。接納表面的該第二特征對于自粘貼標(biāo)簽或壓敏標(biāo)簽來說是尤為重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]因此，本發(fā)明的目的是尋找一種簡單的和節(jié)約成本的解決方案以解決前述問題中的至少一個。
[0019]該目的是通過如權(quán)利要求1或權(quán)利要求22中所述的容器處理機器來達成的。
[0020]本發(fā)明進一步涉及如權(quán)利要求13所述的容器處理方法。
附圖簡述
[0021]為了更好地理解本發(fā)明，下面僅借助非限定示例并參照附圖披露了一個優(yōu)選實施例，在附圖中:
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的為清楚起見一些部件已去除的容器處理機器的圖解平面圖；
[0023]圖2是在第一條件下圖1的機器的工作單元的部分截面?zhèn)纫晥D，以放大比例顯示；
[0024]圖3是在第二條件下圖2的工作單元的部分截面?zhèn)纫晥D，以放大比例顯示；
[0025]圖4是示出在其處理過程中容器內(nèi)的溫度和內(nèi)部壓強的變化的曲線圖；
[0026]圖5是在第二條件下圖2和圖3的工作單元的可能變例的部分截面?zhèn)纫晥D，其以放大比例顯示并為清楚起見將一些部件移去；
[0027]圖6是在第二條件下圖2和圖3的工作單元的另一可能變例的部分截面?zhèn)纫晥D，其以放大比例顯示并為清楚起見將一些部件移去；
[0028]圖7是在第一條件下圖2和圖3的工作單元的又一可能變例的部分截面?zhèn)纫晥D，其以放大比例顯示；
[0029]圖8是在第二條件下圖7的工作單元的部分截面?zhèn)纫晥D，以放大比例顯示；
[0030]圖9是在第一條件下圖2和圖3的工作單元的額外可能變例的部分截面?zhèn)纫晥D，其以放大比例顯示；
[0031]圖10是在第二條件下圖9的工作單元的部分截面?zhèn)纫晥D，以放大比例顯示；以及
[0032]圖11是包括圖1的處理機器的容器的加工設(shè)施的圖解平面圖。

【具體實施方式】
[0033]參見圖1，附圖標(biāo)記I表示用于在被填充和密閉的容器(特別是塑料瓶3)上施加標(biāo)簽2并用于使所述瓶3變形以將它們轉(zhuǎn)換至所需的最終結(jié)構(gòu)的作為整體的處理機器。
[0034]機器I主要包括支承結(jié)構(gòu)4 (圖1中僅部分可見)以及可繞垂直中軸線A轉(zhuǎn)動地安裝在支承結(jié)構(gòu)4上的轉(zhuǎn)盤5。
[0035]轉(zhuǎn)盤5通過入口行星輪6接納擬被貼標(biāo)簽的一系列瓶3，該入口行星輪6在第一中轉(zhuǎn)站7與轉(zhuǎn)盤5配合并被安裝以繞與軸線A平行的相應(yīng)縱軸線B轉(zhuǎn)動。
[0036]轉(zhuǎn)盤5也從貼標(biāo)簽單元8 (其本身是已知的并且僅示意地表示)接收一系列矩形或正方形標(biāo)簽2，該貼標(biāo)簽單元8在第二中轉(zhuǎn)站9與轉(zhuǎn)盤5配合。
[0037]轉(zhuǎn)盤5將一系列已貼標(biāo)簽的瓶子3釋放至出口行星輪10，該出口行星輪10在第三中轉(zhuǎn)站11與轉(zhuǎn)盤5配合并被安裝以繞與軸線A、B平行的相應(yīng)縱軸線C轉(zhuǎn)動。
[0038]如從圖2和圖3中可以清楚看到的那樣，每個瓶子3具有縱軸線D、底部12和界定開口(不可見)以灌注包含在瓶3中的產(chǎn)品的頸部13。
[0039]在圖示情形下，底部12具有:帶軸線D的環(huán)形區(qū)15，其徑向地向外并界定相應(yīng)的瓶3的環(huán)形?？勘砻妫灰约爸醒氚歼M區(qū)16，其由環(huán)形區(qū)15包圍并沿軸線D在瓶3的垂直位置相對于環(huán)形區(qū)15 —般布置在較高位置，即頸部13高于底部12 ;換句話說，中央?yún)^(qū)16被布置在沿軸線D的離頸部13的距離小于頸部13和環(huán)形區(qū)15之間的距離的位置。
[0040]底部12可變形并可具有兩種不同的結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示。在第一結(jié)構(gòu)(圖2)中，底部12的中央?yún)^(qū)16變形并向下膨脹，即被布置在沿軸線D離頸部13的距離最大的位置，以界定瓶3的最大內(nèi)部體積；在第二結(jié)構(gòu)(圖3)中，中央?yún)^(qū)16相對于第一結(jié)構(gòu)向相應(yīng)的瓶3的內(nèi)部縮回，即相對于第一結(jié)構(gòu)，中央?yún)^(qū)16被布置在沿軸線D離頸部13的距離較小的位置。顯然，瓶3在底部12的第二結(jié)構(gòu)中具有比在第一結(jié)構(gòu)下的容量體積小的容量體積。
[0041]瓶3在它們被用可灌注產(chǎn)品(一般是液體食品產(chǎn)品)填充并用相應(yīng)的密閉設(shè)備或蓋17在頸部13處被密封的狀態(tài)下被饋送至轉(zhuǎn)盤5。
[0042]在圖示情形下，瓶3在已經(jīng)被熱填充并經(jīng)歷冷卻操作之后被饋送至轉(zhuǎn)盤5。底部12因此被布置在第一結(jié)構(gòu)，即變形并向下膨脹，并且在瓶3中，存在壓應(yīng)力，該壓應(yīng)力容易使底部12朝向第二結(jié)構(gòu)位移。
[0043]如圖2中清楚可見的那樣，在第一結(jié)構(gòu)下，中央?yún)^(qū)16具有中央凹口 16a，其功能將在稍后予以描述并由具有截錐形并將凹口 16a連接至環(huán)形區(qū)15的表面16b從外部約束；表面16b具有沿軸線D朝向頸部17前進的加寬橫截面。
[0044]瓶3在垂直位置到達轉(zhuǎn)盤5，即底部12相對于頸部13和蓋17被布置在底部并且軸線D平行于軸線A、B和C。
[0045]瓶3被釋放至外部行星輪10，底部12處于第二結(jié)構(gòu)，該第二結(jié)構(gòu)對應(yīng)于所需的最終結(jié)構(gòu)。
[0046]具體地說，在第二結(jié)構(gòu)(圖3)中，中央?yún)^(qū)16限定凹進部14，凹進部14仍然具有相同的中央凹口 16a但該凹口 16a通過表面16c連接至環(huán)形區(qū)15，該表面16c具有截錐形，其相對于表面16b具有相反的圓錐形；更具體地說,從外部界定凹進部14的表面16c具有沿軸線D朝向頸部17前進的漸細的橫截面。
[0047]轉(zhuǎn)盤5包括多個工作單元18 (圖2和圖3中僅詳細示出其中的一個)，這些工作單元18繞軸線A均勻地分布并被安裝在轉(zhuǎn)盤5的外緣部。
[0048]工作單元18通過轉(zhuǎn)盤5沿圓形加工路徑P位移，該圓形加工路徑P繞軸線A延伸并通過中轉(zhuǎn)站7、9和11。具體地說，通過考慮路徑P (圖1)，將瓶3饋送至轉(zhuǎn)盤5的中轉(zhuǎn)站7被配置在用于饋給標(biāo)簽2的中轉(zhuǎn)站9的上游，而后一站9被清楚地布置在中轉(zhuǎn)站11上游，在中轉(zhuǎn)站11已貼標(biāo)簽的瓶3被饋送至出口輪10。
[0049]如從圖2和圖3中可以看到的那樣，工作單元18被固定至轉(zhuǎn)盤5的水平轉(zhuǎn)臺19，具有平行于軸線A、B、C并與路徑P正交的相應(yīng)軸線E，并通過轉(zhuǎn)臺19的并在其兩側(cè)上的相應(yīng)通孔20同軸地延伸。
[0050]每個工作單元18適于在垂直位置(即使其軸線D與相應(yīng)的軸線E同軸，頸部13位于底部12之上)接納相應(yīng)的瓶3，并沿從中轉(zhuǎn)站7至中轉(zhuǎn)站11的路徑P將該瓶3保持在前述位置。
[0051]由于工作單元18彼此相似，因此為清楚和簡單起見下文中僅詳細描述其中一個，顯然下文中披露的特征對所有工作單元18來說是共有的。
[0052]具體地說，工作單元18包括在轉(zhuǎn)臺19之上的支承元件21，該支承元件21適于限定相對瓶3的底部12的水平支承。更詳細地說，支承元件21包括與軸線E正交延伸并在頂上具有用于支承相應(yīng)的瓶3的支承底部12的水平?？勘砻?3的板22。在實踐中，環(huán)形區(qū)15是瓶3與?？勘砻?3接觸的唯一部分，中央?yún)^(qū)16在底部12的第一和第二結(jié)構(gòu)中都相對于環(huán)形區(qū)15沿軸線D縮回。
[0053]如可在圖2和圖3中看到的那樣，每個瓶3當(dāng)被容納在相對工作單元18上時，也通過與瓶3的蓋17配合的保持元件24被鎖定在頂上。
[0054]支承元件21也固定至相應(yīng)的電動機26的旋轉(zhuǎn)部件25，由此當(dāng)相應(yīng)的瓶3從貼標(biāo)簽單元8接納標(biāo)簽2時繞軸線E旋轉(zhuǎn)。
[0055]具體地說，電動機26包括中空圓柱形定子27，其在孔20周圍并與之同軸地突出固定于轉(zhuǎn)臺19的下側(cè)，定子27具有固定至轉(zhuǎn)臺19的下表面并在轉(zhuǎn)臺19的下側(cè)上突出的頂端 27a。
[0056]旋轉(zhuǎn)部件25也是圓柱形和中空的，其大部分被安裝在定子27內(nèi)并在頂上從其突出，由此同軸地嚙合轉(zhuǎn)盤5的轉(zhuǎn)臺19并穿過轉(zhuǎn)盤5的轉(zhuǎn)臺19的通孔20。旋轉(zhuǎn)元件25相對于定子27和轉(zhuǎn)臺19繞軸線E可旋轉(zhuǎn)地安裝；換句話說，旋轉(zhuǎn)部件19可旋轉(zhuǎn)地嚙合于轉(zhuǎn)臺19的孔20。
[0057]支承元件21最終從旋轉(zhuǎn)元件25的頂部突出。
[0058]支承元件21的板22具有與軸線E同軸的貫通開口 28，并且工作單元18還包括柱塞29，柱塞29由轉(zhuǎn)盤5的轉(zhuǎn)臺19承載在相對于瓶3的支承元件21的相反側(cè)上，它可沿軸線E相對于支承元件21可選擇地位移以通過開口 28作用在相應(yīng)的瓶3的底部12上，并使其從第一結(jié)構(gòu)變形至第二結(jié)構(gòu)。
[0059]具體地說，柱塞29具有基本呈圓柱形的主部30，主部30軸向地并滑動地嚙合于具有旋轉(zhuǎn)部件25的軸線E的中央通孔32并可選擇地在第一停靠位置和第二工作位置之間位移，在第一停靠位置中，它與通過支承元件21承載的瓶3的底部12間隔開，而在第二工作位置中，它與支承元件21的開口 28嚙合并與瓶3的底部12配合以使其從第一結(jié)構(gòu)變形至第二結(jié)構(gòu)。
[0060]優(yōu)選地，柱塞29軸向地耦合至流體致動器組件34的活塞33 (例如氣動式的)。
[0061]根據(jù)另一可能的變例(未示出)，柱塞29可耦合至線形運動移動部件或由其限定。
[0062]根據(jù)另一可能的變例(未示出)，柱塞29可通過與蝸桿螺釘耦合的電動機驅(qū)動。
[0063]致動器組件34相對于支承元件21被布置在電動機26的相反側(cè)上。
[0064]在圖示情形下，致動器組件34包括外殼35，其借助凸緣的襯套36向定子27的下端27b突出，所述下端27b與端部27a相對并設(shè)置有通孔27c。
[0065]活塞33以沿軸線E滑動的方式部分地嚙合在殼體35內(nèi)并在頂部從其突出，其端部奉禹合至柱塞29。
[0066]優(yōu)選地，柱塞29軸向地耦合至活塞33，以使它們可沿軸線E作為單個零件移動，并可相對于活塞33自由轉(zhuǎn)動,使得通過旋轉(zhuǎn)元件25給予柱塞29的任何旋轉(zhuǎn)運動不被傳遞至活塞33。
[0067]如圖2和圖3可見那樣，柱塞29的主部30以滑動方式嚙合于定子27的端部27b的孔27c以及旋轉(zhuǎn)元件25的孔32，并通過與相應(yīng)的瓶3的底部12相互作用的具有一定形狀的頭37終止在頂部。
[0068]柱塞29具有帶形狀的頭部37有利地具有:
一個中央軸向突起37a，它與瓶3的底部12的凹口 16a的輪廓互補并適于在底部12的第一結(jié)構(gòu)中耦合至凹口 16a以在該底部12開始變形前沿軸線E使瓶3居中；以及
相互作用表面37b，其與突起37a不同并與在第二結(jié)構(gòu)下的底部12的凹進部14的表面16c的輪廓互補。
[0069]換句話說，突起37a完全負向地(in negative)再現(xiàn)凹口 16a的輪廓以當(dāng)突起37a和凹口 16a彼此耦合時完美地與凹口 16a匹配，從而在底部12開始變形之前使相應(yīng)的瓶3沿軸線E居中。以完全相同的方式，甚至相互作用表面37b完全負向地再現(xiàn)在底部12變形期間獲得的凹進部14的表面16c的輪廓；相互作用表面37b的這種特殊輪廓使得能有助于并改善每個瓶3的底部12的變形以避免塑料材料的任何可能的局部返回至最初狀態(tài)。
[0070]如從圖2和圖3中所顯示的那樣，相互作用表面37b具有環(huán)形結(jié)構(gòu)并在突起16a周圍延伸。相互作用表面顯然具有在第二結(jié)構(gòu)下的底部12的凹進部14的截錐形表面16c。
[0071]應(yīng)當(dāng)注意，在柱塞29的第一位置(圖2)，頭部37與相應(yīng)的瓶3的底部12隔開并具體地位于由停靠表面23限定的平面之下，由此妨礙每個瓶3往來于相應(yīng)的工作單元18的饋送或釋放。
[0072]在柱塞29的第二位置，頭部37的突起37a與相應(yīng)的瓶3的底部12的凹口 16a耦合和匹配，并且相互作用表面37b與在第二結(jié)構(gòu)下的底部12的凹進部14的表面16c耦合和匹配。
[0073] 申請人:已觀察到，柱塞29從其第一位置至第二位置的行程或位移可改變以獲得瓶3的底部12的不同變形，從而給予密封瓶3增加的內(nèi)部壓強并因此增加瓶3的被設(shè)計成接納標(biāo)簽2的外表面的剛性。
[0074]圖4的曲線圖示出在下列不同步驟期間瓶3中溫度和內(nèi)部壓強的變化:
用熱產(chǎn)品填充；
用相對蓋17密封；
冷卻；以及使相應(yīng)底部12變形。
[0075]具體地說， 申請人:已發(fā)現(xiàn)，為了獲得瓶3外表面的足夠的剛性以執(zhí)行貼標(biāo)簽，在第二位置的柱塞12的頭部37必須沿軸線E從停靠表面23伸出范圍在22mm(XI，見圖5)至40mm(X2，見圖6)之間的量以使瓶3產(chǎn)生范圍在150毫巴和300毫巴之間的內(nèi)部壓強增加。
[0076]在圖7和圖8中，示出柱塞29的頭部37的可能變形例。在這種情形下，相互作用表面37b僅與在第二結(jié)構(gòu)下的底部12的凹進部14的表面16c的一部分輪廓互補，尤其是與毗鄰于凹口 16a的部分互補。
[0077]概括來說，在工作單元18的所披露結(jié)構(gòu)中，定子27、旋轉(zhuǎn)部件25、支承元件21、致動器組件34和柱塞29通過轉(zhuǎn)動臺19繞軸線A移動。
[0078]如圖2和圖3所示，柱塞29的主部30具有花鍵區(qū)30a，其成角度地耦合于旋轉(zhuǎn)部件25 ;因此，旋轉(zhuǎn)部件25、支承元件21和柱塞29除了繞軸線A旋轉(zhuǎn)移動外，還可相對于工作單元18的其它器件繞軸線E轉(zhuǎn)動。
[0079]最終，柱塞29和活塞33可沿軸線E相對于工作單元18的其它器件平移。
[0080]優(yōu)選地，工作單元18還包括傳感器裝置40，其適于檢測由柱塞29沿軸線E實現(xiàn)的位移，以使相應(yīng)的瓶3的底部12從第一結(jié)構(gòu)成為第二結(jié)構(gòu)。
[0081]在圖示情形下，傳感器裝置40包括位置換能器41 (本身已知)，其適于檢測活塞33在其移動期間的位置；實踐中，位置換能器41產(chǎn)生與活塞33占據(jù)的位置相關(guān)的出口信號。根據(jù)活塞33在與相應(yīng)的瓶3的底部12的相互作用沖程之前和結(jié)束時的位置，活塞33并因此柱塞29的位移程度可被確定。通過監(jiān)視瓶3上每個動作期間柱塞29的位移，可通過該測得的位移與期望值的范圍相差多少來進行檢測；這種測量允許間接地執(zhí)行對瓶3的質(zhì)量控制。
[0082]在圖9和圖10中，示出了每個工作單元18的柱塞29的位移系統(tǒng)的可能變形例。在這種情形下，每個柱塞29在其與頭部37相對的下端42連接至凸輪從動件48，該凸輪從動件48進而設(shè)置有輥43，其適于在相應(yīng)的工作單元18沿路徑P位移期間以滑動方式與固定的環(huán)形凸輪44配合。
[0083]同樣在這種情形下，凸輪44相對于支承元件21被布置在電動機26的相反側(cè)上。
[0084]具體地說，凸輪44固定至支承結(jié)構(gòu)4，在轉(zhuǎn)盤5周緣繞軸線A延伸并沿其下側(cè)與工作單元18的柱塞29的輥43配合。更準(zhǔn)確地說，凸輪44平行于路徑P延伸并具有工作部分45，該工作部分45被配置成確定每個柱塞29從第一位置至第二位置(和從第二位置至第一位置)的位移。工作部分45被布置在相對于軸線A預(yù)定的角位置。
[0085]每個工作單元18的輥43以滑動方式嚙合于托架46上，托架46從相應(yīng)定子27的下端27b借助相應(yīng)襯套36在下側(cè)突出并平行于相對軸線E延伸；圓柱形螺旋彈簧47被纏繞在相應(yīng)托架46的下端周圍并與相應(yīng)的輥43配合以將其彈性地加載到凸輪44上。
[0086]圖11中圖解地不出瓶3的加工設(shè)施的一個例子，它作為總體以附圖標(biāo)記50表不并包括貼標(biāo)簽機器I。
[0087]具體地說,設(shè)施50包括:
填充機器51，其用熱的可灌注產(chǎn)品填充瓶3 ;
蓋帽機器52,其布置在填充機器51的下游并適于用相應(yīng)蓋17來密封瓶3 ；
冷卻單元53，其被配置在蓋帽機器52下游并適于冷卻包含在密封瓶3內(nèi)的產(chǎn)品；以及星形或線形的多個傳送帶54，其用于在設(shè)施50中傳遞瓶3。
[0088]機器I有利地緊鄰冷卻單元53的下游布置，以使退出該單元的瓶3僅通過線形或星形傳送帶54(而沒有中間處理站)被傳送至機器I。
[0089]在實踐中，在瓶3從冷卻單元53向機器I傳遞的過程中，在瓶3上不執(zhí)行加工。
[0090]在使用中，在填充機器51上用熱的可灌注產(chǎn)品填充瓶3，熱的可灌注產(chǎn)品如在大約85°C下的液體食品產(chǎn)品(圖4中的步驟(b))。實踐中，空瓶3通過入口傳送帶54(在這種情形下是星形傳送帶)被饋送至填充機器51 (圖4中的步驟(a))，并在被填充后，通過出口傳送帶54(也是星形傳送帶)退出填充機器51。從這里，瓶3到達蓋帽機器52，其中瓶3用相應(yīng)的蓋17密封(圖4中的步驟(c))。
[0091]通過蓋帽操作的效果，在每個瓶3的頂部中存在的加熱空氣(在產(chǎn)品和相應(yīng)的蓋17之間)膨脹，由此造成容易導(dǎo)致瓶3總體膨脹的應(yīng)力。在該步驟期間，瓶3的底部12變形，呈現(xiàn)出圖2、圖7和圖9所示的第一結(jié)構(gòu)。
[0092]可以注意到，另外在前述第一變形結(jié)構(gòu)下，底部12的中央?yún)^(qū)16沒有向下突出超過相鄰的環(huán)形區(qū)15 ;由此，環(huán)形區(qū)15 —直確保對相應(yīng)的瓶3的穩(wěn)定支承。
[0093]在這時，將瓶3饋送至冷卻單元53，在這里，包含在其中的產(chǎn)品達到期望的溫度(圖4中的步驟(d))。在該步驟中，壓應(yīng)力產(chǎn)生在瓶3內(nèi)并傾向于使瓶收縮。
[0094]退出冷卻單元53的瓶3直接通過線形傳送帶54被饋送至入口輪6，并從這里按順序到達機器I的不同的工作單元18。
[0095]實踐中，每個瓶3被布置成?？吭谙鄳?yīng)工作單元18的板22上。瓶3在垂直位置被饋送至機器I，其軸線D平行于相應(yīng)工作單元18的中軸線A并與這些工作單元18的軸線E同軸。
[0096]在瓶3從中轉(zhuǎn)站7至中轉(zhuǎn)站9的移動過程中，相應(yīng)柱塞29被激活以將相應(yīng)的底部12從第一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變至第二結(jié)構(gòu)并由此消除作用在瓶3內(nèi)的壓應(yīng)力。
[0097]通過參照圖2和圖3所示的方案，柱塞29的位移是通過啟動相應(yīng)的致動器組件34來獲得的。
[0098]在實踐中，考慮單個工作單元18，相應(yīng)致動器組件34的啟動造成相應(yīng)柱塞29沿軸線E的位移，以使頭部37完全地穿過相應(yīng)支承元件21的開口 28。通過該位移，頭部37的突起37a嚙合并配合于所布置的停靠在相應(yīng)支承元件21的瓶3的底部12的相應(yīng)凹口 16a以使該瓶3沿相應(yīng)軸線E居中。在該居中步驟之后，柱塞29繼續(xù)其沿軸線E的移動并將底部12的中央?yún)^(qū)16向上推動，直到它到達第二結(jié)構(gòu)為止。在該變形操作期間，頭部37的表面37b與中央?yún)^(qū)16的表面16b配合以在其轉(zhuǎn)變期間將其導(dǎo)入表面16c。底部12上的具有形狀的頭部37的動作輕柔地對中央?yún)^(qū)16 “施力”以使其具有表面37b的負向輪廓。如此，在變形之后塑料將返回到其最初狀態(tài)的風(fēng)險被最小化。
[0099]通過將柱塞29的頭部37帶到沿軸線E離相應(yīng)停靠表面23最大距離的范圍在22mm-40mm之間的位置，可獲得瓶3內(nèi)部壓強的增加，增加量范圍在150毫巴和300毫巴之間，這種壓強增加產(chǎn)生瓶3外表面的所需硬度，從而能非常精確和準(zhǔn)確地施加相應(yīng)的標(biāo)簽2。
[0100]具體地說，貼標(biāo)簽操作緊接在瓶3的底部12的變形操作之后執(zhí)行。
[0101]更具體地，在變形操作結(jié)束時，柱塞29被保持在其第二位置(圖3)并且瓶3準(zhǔn)備接受相應(yīng)標(biāo)簽2。
[0102]為了獲得標(biāo)簽2在相應(yīng)瓶3上的纏繞，啟動相應(yīng)工作單元18的電動機26，相應(yīng)支承元件21和柱塞29因此繞軸線E旋轉(zhuǎn)，由此推動其所承載的瓶3的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)；由于柱塞29和活塞33之間的特殊耦合，這后一元件不旋轉(zhuǎn)。
[0103]標(biāo)簽2在相應(yīng)瓶3上的施加操作由此沿路徑P的剩余部分完成，直到瓶3在中轉(zhuǎn)站11被饋送到出口輪10為止。
[0104]在將瓶3釋放至出口輪10之前，柱塞29沿軸線E移動至它們的第一位置，由此不妨礙瓶3朝向出口輪10的側(cè)向位移。
[0105]在圖9和圖10的變例中，柱塞29在它們第一至它們第二位置之間的相同沖程是通過輥43與凸輪44的相互作用來獲得的。具體地說，相應(yīng)柱塞29的輥43在凸輪44的工作部分45的通路確定柱塞29向上和向下的相應(yīng)軸向位移，其頭部37與相應(yīng)瓶3的底部12的后繼相互作用使其形成第二結(jié)構(gòu)。
[0106]如從前面的描述中顯示的那樣，每個柱塞29的具有突起37a的頭部37的特殊形狀允許在使相應(yīng)底部12變形并施加相應(yīng)標(biāo)簽2之前使相應(yīng)的瓶3沿軸線E居中。這種居中操作無需使用任何外部固定的居中元件就能實現(xiàn)，所述居中元件可能妨礙瓶往來于轉(zhuǎn)盤5的饋送和釋放。
[0107]通過以與相應(yīng)的瓶3的底部12的表面16c的所需最終形狀的輪廓互補的方式配置表面37b，該表面37b在底部12的塑料材料變形時執(zhí)行一類“引導(dǎo)操作”以最小化在變形后這種材料部分或完全地回到其最初狀態(tài)的風(fēng)險。
[0108]此外，每個柱塞29在貼標(biāo)簽期間被保持在第二位置，即在變形操作之后，進一步減小了塑料材料回到其變形前的結(jié)構(gòu)的風(fēng)險。
[0109]也應(yīng)當(dāng)注意，機器I被配置成既執(zhí)行瓶3的貼標(biāo)簽操作又執(zhí)行將瓶3的底部12從第一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換至第二結(jié)構(gòu)的操作。這無需修正路徑(這一般是通過在典型貼標(biāo)簽機器上的工作單元18執(zhí)行的)并無需對傳統(tǒng)執(zhí)行以在瓶3上施加標(biāo)簽2的一系列操作作出任何干擾就能實現(xiàn)。
[0110]此外，在瓶3的常見加工設(shè)施內(nèi)采用機器I使得能在執(zhí)行相同操作的情況下實現(xiàn)所采用的機器數(shù)量和將前述瓶3從一臺機器轉(zhuǎn)移至另一臺機器的傳送帶的數(shù)量兩者的減少。這也演變?yōu)橄鄬τ谝阎O(shè)施由加工設(shè)施50占據(jù)的總空間的顯著減小。
[0111]最終，很清楚的是，可在不脫離權(quán)利要求書的保護范圍的情況下，對本文披露和示出的機器I和方法作出修正和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種具有至少一個工作單元(18)的容器處理機器(1),所述工作單元(18)進而包括: 支承裝置(21),其被配置成支承具有形狀的容器(3)；以及 柱塞(29),其有選擇地沿給定的軸線(￡)移動以使所述容器(3)的底部(12)從第一結(jié)構(gòu)變形至第二結(jié)構(gòu)，在所述第一結(jié)構(gòu)下，所述底部(12)膨脹并限定所述容器(3)的最大內(nèi)部體積，在所述第二結(jié)構(gòu)下，所述底部(12)相對于第一結(jié)構(gòu)至少部分地向所述容器(3)內(nèi)縮回，以形成由邊界表面(160)界定的凹進部(14)，所述邊界表面(160限定比在第一結(jié)構(gòu)下的所述容器(3)的內(nèi)部體積小的所述容器(3)的內(nèi)部體積； 其特征在于，所述柱塞(29)設(shè)有與所述容器(3)的所述底部(12)相互作用的帶形狀的頭部(37)，并包括: 第一配合裝置(374,其具有與所述容器(3)的所述底部(12)的第二配合裝置(16幻的輪廓互補的輪廓并適于在所述底部(12)的所述第一結(jié)構(gòu)中耦合至所述第二配合裝置(16^)以在所述底部(12)開始變形之前使所述容器(3)沿所述軸線(￡)居中；以及 相互作用表面(371^),其與所述第一配合裝置(374不同并具有與在所述第二結(jié)構(gòu)下的所述底部(12)的所述凹進部(14)的所述邊界表面(160)的至少一部分的輪廓互補的輪廓。
2.如權(quán)利要求1所述的機器，其中，所述工作單元(18)被配置成接納經(jīng)填充和密封的容器(3),特別是被填充以熱產(chǎn)品的、被密封的并被冷卻的容器0。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機器，其中，所述頭部(37)的所述相互作用表面(376)具有與在所述第二結(jié)構(gòu)下的所述底部(12)的所述凹進部(14)的整個邊界表面(160)的輪廓互補的輪廓。
4.如前面任何一項權(quán)利要求所述的機器，其特征在于，所述第一和第二配合裝置包括在所述柱塞(29)沿所述軸線(￡)位移期間彼此耦合的一個突起(374和一個凹口(16幻。
5.如前面任何一項權(quán)利要求所述的機器，其中，所述相互作用表面(376)在所述第一配合裝置(373)周圍延伸。
6.如前面任何一項權(quán)利要求所述的機器，其中，所述支承裝置(21)包括支承元件(22),其被配置成支承所述容器(3)的所述底部(12)并具有貫通開口(28),所述柱塞(29)移動通過所述貫通開口(28)以使所述容器(3)的所述底部(12)變形。
7.如前面任何一項權(quán)利要求所述的機器，其中，所述柱塞(29)沿所述軸線(￡)在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置，所述頭部(37)與所述容器(3)的所述底部(12)分隔開，在所述第二位置，所述第一配合裝置(374耦合至并配合于所述第二配合裝置(164并且所述相互作用表面(376)耦合至并配合于在所述第二結(jié)構(gòu)下的所述底部(12)的所述凹進部(14)的所述邊界表面(160。
8.如前面任何一項權(quán)利要求所述的機器，其還包括:運輸裝置(5),其用于沿與所述軸線⑶橫交的加工路徑⑵進給所述工作單元(18)和所述容器⑶；以及貼標(biāo)簽裝置(8),其用以在所述工作單元(18)和所述容器(3)通過所述運輸裝置(5)沿所述加工路徑(巧進給的同時將標(biāo)簽(2)施加到容器(3)的外表面上。
9.如權(quán)利要求8所述的機器，其中，在所述工作單元(18)的所述柱塞(29)處于所述第二位置并已完成所述容器(3)的所述底部(12)到所述第二結(jié)構(gòu)的變形的同時，啟動所述貼標(biāo)簽裝置(8)以將所述標(biāo)簽(2)施加到所述容器(3)上。
10.如權(quán)利要求8或9所述的機器，其中，所述工作單元(18)進一步包括由所述運輸裝置(5)攜帶的第一致動器裝置(25)，所述第一致動器裝置(25)用于在將所述標(biāo)簽(2)施加至所述容器(3)上的同時使所述支承元件(22)繞所述軸線(E)旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的機器，其中，所述第一致動器裝置(25)成角度地耦合至所述柱塞(29)以使設(shè)定在所述第二位置的所述柱塞(29)與所述支承元件(22) —起繞所述軸線⑶旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求6-11所述的機器，其中，所述支承元件(22)包括用于支承所述容器(3)的所述底部(12)的?？勘砻?23)，并且其中，在所述第二位置，所述柱塞(29)的所述頭部(37)從所述停靠表面(23)沿所述軸線(E)突出介于22mm至40mm之間的量，以產(chǎn)生所述密封容器(3)的范圍在150毫巴和300毫巴之間的內(nèi)部壓強的增加。
13.—種處理有形狀的容器(3)的方法，包括下列步驟: 將所述容器(3)接納在具有用于支承所述容器(3)的支承裝置(21)的工作單元(18)中； 在所述容器(3)由所述支承裝置(21)支承的同時，使所述容器(3)沿給定軸線(E)居中于所述工作單元(18);以及 通過沿所述軸線(E)移動的柱塞(29)使所述容器(3)的底部(12)從第一結(jié)構(gòu)變形至第二結(jié)構(gòu)，在所述第一結(jié)構(gòu)下，所述底部(12)膨脹并限定所述容器(3)的最大內(nèi)部體積，在所述第二結(jié)構(gòu)下，所述底部(12)相對于所述第一結(jié)構(gòu)至少部分地向容器(3)內(nèi)縮回，以形成由邊界表面(16c)界定的凹進部(14)，所述邊界表面(16c)限定比在所述第一結(jié)構(gòu)下的所述容器(3)的內(nèi)部體積小的所述容器(3)的內(nèi)部體積； 其特征在于，所述居中的步驟是借助所述柱塞(29)的有形狀的頭部(37)執(zhí)行的，所述有形狀的頭部(37)設(shè)有第一配合裝置(37a)，其具有與所述容器(3)的所述底部(12)的第二配合裝置(16a)的輪廓互補的輪廓并適于在開始所述變形步驟之前在所述底部(12)的所述第一結(jié)構(gòu)下耦合至所述第二配合裝置(16a)； 所述變形的步驟通過沿所述軸線(E)對著所述容器(3)的所述底部(12)推動所述柱塞(29)的所述頭部(37)來執(zhí)行，以使所述底部(12)向所述容器(3)內(nèi)變形； 并且所述柱塞(29)的所述頭部(37)還通過相互作用表面(37b)與所述容器(3)的所述底部(12)配合，所述相互作用表面(37b)與所述第一配合裝置(37a)不同并具有與在所述第二結(jié)構(gòu)下的所述底部(12)的所述凹進部(14)的所述邊界表面(16c)的至少一部分的輪廓互補的輪廓。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述容器(3)在由所述工作單元(18)接納之前被填充和密封，特別地所述容器(3)在由所述工作單元(18)接納之前被填充熱產(chǎn)品、被密封并被冷卻。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，所述柱塞(29)的所述頭部(37)的所述相互作用表面(37b)具有與在所述第二結(jié)構(gòu)下的所述底部(12)的所述凹進部(14)的整個邊界表面(16c)的輪廓互補的輪廓。
16.如權(quán)利要求13-15中任何一項所述的方法，其中，所述第一和第二配合裝置包括在所述柱塞(29)沿所述軸線(E)位移期間彼此耦合的一個突起(37a)和一個凹口(16a)。
17.如權(quán)利要求13-16中任何一項所述的方法，其中，所述柱塞(29)沿所述軸線(￡)在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置，所述頭部(37)與所述容器(3)的所述底部(12)分隔開，在所述第二位置，所述第一配合裝置(374耦合至并配合于所述第二配合裝置(164并且所述相互作用表面(376)耦合至并配合于在所述第二結(jié)構(gòu)下的所述底部(12)的所述凹進部(14)的所述邊界表面(160。
18.如權(quán)利要求13-17中任何一項所述的方法，其還包括以下步驟: 沿與所述軸線⑶橫交的加工路徑⑵進給所述工作單元(18)和所述容器⑶；以及 在所述工作單元(18)和所述容器(3)沿所述加工路徑(巧進給的同時，將標(biāo)簽(2)施加到容器(3)的外表面上。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述變形步驟在所述施加標(biāo)簽(2)的步驟之前被執(zhí)行。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述工作單元(18)的所述柱塞(29)處于所述第二位置時，所述標(biāo)簽(2)被施加到所述容器(3)上。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，在所述標(biāo)簽(2)被施加到所述容器(3)上時，所述容器(3)和處于所述第二位置的所述柱塞(29)繞所述軸線(￡)旋轉(zhuǎn)。
22.—種容器處理機器(1),包括: 至少一個工作單元(18),其用于接納擬被貼標(biāo)簽的被填充和密封的容器(3)并設(shè)有支承元件(22),所述支承元件(22)具有被配置成支承所述容器(3)的底部(12)的停靠表面(23)； 運輸裝置(5),其用于使所述工作單元(18)沿從所述容器(3)的饋送站(7)至所述容器⑶的出口站(11)的加工路徑⑵進給所述工作單元(18)；以及 貼標(biāo)簽裝置(8),其用于在將所述工作單元(18)和所述容器(3)通過所述運輸裝置(5)沿所述加工路徑(巧進給的同時，將標(biāo)簽(2)施加到容器(3)的外表面上； 其特征在于，所述支承元件(22)具有貫通開口(28),所述貫通開口(28)具有與所述加工路徑⑵橫交的軸線⑶； 所述工作單元(18)進一步包括柱塞(29),其通過所述運輸裝置(5)承載在所述支承元件(22)的相對于所述容器(3)的接納位置的相反側(cè)并能選擇地沿所述軸線(￡)移動且通過所述開口(28)以利用其自由軸向端(37)與所述容器(3)的所述底部(12)接觸并使所述底部(12)從第一結(jié)構(gòu)變形至第二結(jié)構(gòu)，在所述第一結(jié)構(gòu)下，所述底部(12)朝向所述停靠表面(23)膨脹并限定所述容器(3)的最大內(nèi)部體積，在所述第二結(jié)構(gòu)下，所述底部(12)相對于第一結(jié)構(gòu)至少部分地向容器⑶內(nèi)縮回，以限定容器⑶的比在第一結(jié)構(gòu)下的內(nèi)部體積小的內(nèi)部體積。 并且在所述容器(3)的所述底部(12)上的變形作用結(jié)束時，所述柱塞(29)的所述軸向端(37)沿所述軸線(￡)從所述所述?？勘砻?23)伸出范圍在22皿至40皿之間的量，以造成所述容器⑶的內(nèi)部壓強的范圍在150毫巴和300毫巴之間的增加以及容器⑶的被設(shè)計成接納所述標(biāo)簽(2)的外表面的剛性的隨之而來的增強。
23.如權(quán)利要求22所述的機器，其中，支承所述容器(3)的所述?？勘砻?23)與所述軸線⑶正交。
24.如權(quán)利要求22或23所述的機器，其中，所述工作單元(18)被配置成接納熱填充的 容器(3),所述容器(3)被密封并被冷卻。
【文檔編號】B65C9/00GK104443608SQ201410480012
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月19日
【發(fā)明者】歌德特·佛洛里安, 斯特凡諾·莫利納里, 拉法勒·派斯 申請人:西得樂獨資股份公司